鐵路貨車檢修管理系統設計與應用

李風明

（中車石家莊車輛有限公司，河北 石家莊 050000）

引言

生產型企業通常需要對企業的生產過程進行有效控制，主要包括對生產線的運行情況進行實施監督、設備的工作狀態進行有效監測、生產數據進行充分統計等，這不僅是企業生產經營的必然要求，也是大數據時代背景下的必要手段。工業4.0以加強數據間的連通性為目標，因此鐵路貨車檢修管理系統的開發能夠實現對于整個維修過程的實時監測和有效控制，也能夠提升維修檢測的智能化和自動化程度。

1 總體設計

1.1 系統結構設計

系統主要組成部分有服務器、計算機、打印機、地面讀出設備、LED顯示屏等，采用局域網的形式確保了各個功能模塊間的相互通訊[1-2]。

1.2 系統功能設計

1）車輛參數、質量、狀態信息管理：監測過程中將所需的各項信息實施輸入數據庫中，并整合成相應的動態數據表更加直觀地顯示出來。

2）車輛位置實時監測：采用集成硬件設備實現車輛位置的自動更新或者在需要的情況下在系統中手動設置車輛位置。

3）LED顯示：為了確保信息現實的有效性和全面性，首先對于需要的信息進行區域規劃，判斷出合理的區域范圍和數字大小后，將相應信息放置在對應區域，實現信息顯示的目標；通過對顯示屏的操控實現參數的設置，通過遠程通信系統使得顯示屏發出的指令能夠及時發送至設備處。

4）二維碼生成：將需要讀取的信息以二維碼的形式粘貼在產品上。

2 關鍵技術

2.1 車號自動識別

車號自動識別系統能夠顯著提升車號抄錄的效率和準確率，不同車輛上裝有不同的識別卡，能夠反應出車輛的相關信息，在車輛經過的路徑上設置有讀取設備，在車輛到達該區域后通過讀取識別卡的方式獲取車輛的對應信息。相關設備將讀取的車號數據信息放大、解譯、校核后進行打印和存儲等操作，確保能夠及時有效地掌握車輛的實時位置、當前的使用情況、管理維修情況、運行狀態等等。鐵路車號自動識別系統的主要組成部分包括車輛標簽、地面AEI設備、數據識別讀取程序。

1）車輛標簽。車輛標簽是車輛信息的重要載體，包含了車輛的相關信息以及技術參數，通常被放置在車輛底部中梁上，通過識別車輛標簽即可有效獲取車輛的相關信息。

2）地面AEI設備。主要組成部分包括傳感器、地面天線、讀出主機、電源防雷、通信等，主要作用為及時采集相關的車輛信息，并將采集的信息通過通信設備及時進行處理、傳輸和形式轉化，便于后續數據分析和處理過程。

3）數據識別。接受傳輸而來的數據，通過其內部程序對數據進行解譯，提取其中的車號、生產日期等相關信息，將信息匯總后存儲至對應的數據庫中，日后需要使用相關數據時可以及時進行調用。

2.2 LED顯示

生產看板在信息化的生產車間發揮著不可替代的作用，作為新興的可視化生產管理系統，其通過全面完善的顯示界面，將生產車間的各項數據直觀的展示在我們的眼前，使得我們能夠及時準確地獲取相應的生產信息和所需的各項參數，能夠實現對生產狀況的實時監測。伴隨LED技術的逐漸興起，遠程顯示技術已經逐漸覆蓋在社會生活的各個領域，收獲了一致好評。其主要優勢在于通過LED顯示屏實現遠程控制，能夠擺脫單片機硬件電路的束縛，通過網口的控制卡直接實現數據遠程傳輸和控制的目的。對于一些大型企業而言，生產車間數量較多、車間的分布并無規律、因此數據傳輸過程較為復雜，通過LED顯示屏能夠實現對車間生產過程的實時監測和遠程控制，使得企業對于生產過程的管理和控制更加高效。

2.3 二維碼

二維碼作為產品信息的載體，主要優點包括高密度編碼、信息范圍廣、編碼過程簡便、可靠性強、經濟成本較低、使用壽命較長、制作流程簡便等等。正是由于上述諸多優點使得二維碼當前在各個行業逐漸普及并受到了廣泛的青睞。尤其是高新技術企業、物流行業等，由于其數據存儲需求量較大加上其企業實際經營特點導致數據傳輸距離較遠，因此可以采用遠程信息管理系統，根據設計所需的各項參數生成相應的二維碼信息，將二維碼放置在便于讀取的位置確保信息能夠有效讀取。通過對二維碼信息的實時讀取能夠實現對產品信息的管理以及物流信息的監測，使得企業能過遠程操控的方式更加便捷的操控產品，提升了操作過程的穩定性和可靠性。

3 系統實現

3.1 車輛信息管理

3.1.1 配置信息

車輛維修時，需要提前獲取車輛的出車時間，以便制動、車鉤緩沖裝置等提前配套，避免了不必要的浪費，同時能夠自動讀取相關信息并生成對應生產信息動態報表，確保企業管理人員能夠及時獲取車間的生產信息，及時發現生產過程中存在的問題并進行相應的調整，保證生產過程有序進行。

3.1.2 質量信息

使用消項管理的模式，將所需的質量信息進行采集和，為了確保質量信息的管理能夠有相關的參考依據，需要建立相應的故障信息數據庫，對于檢測過程中發現的質量問題及時進行信息的錄入和分析，通過一定量數據的積累能夠對典型的故障類型進行總結，以便制定相應的改進和預防措施，提升產品質量，保證車輛安全進行。

3.1.3 狀態信息

通過分析車輛的在廠和各車間的天數，用對應的顏色顯示，通過顏色種類可以直觀的進行相關信息的判斷。

3.2 車輛在廠位置更新

3.2.1 單位之間

車輛的實時位置可以由信息采集設備采集后傳輸至系統之中，系統進行相應的邏輯處理后進行信息的實時更新，初步定位出車輛所處的生產線以及工位。

從當前生產的實際情況來看，拋丸除銹工序、車體組裝工序等完工區域，需要增設地面讀出設備AEI。車間之間車體轉移采用自動化轉移的方式，從車輛進入移車臺位開始計算時間。通過該方式確保對車輛維修過程中各個環節和工序所占時長進行監測和統計。

3.2.2 車間內部

對于車輛的位置進行實時檢測，采用“存車線擺排”功能，將檢測的位置和對應工序的要求進行實時對比，確定汽車當前位于何種工序之中，以便提升車輛的管理效率。這一過程能夠通過jQueryUI Sortable實現，其主要作用是使用鼠標能夠點擊網格信息進行重新排布；用u1標簽表示工序，Li標簽表示車輛，通過拼接html的方式可以將對應的生產線信息顯示于網頁之中，在網頁中通過移動對應的標簽模擬車輛生產過程中的對應位置[3]。

3.3 LED顯示生產信息

BX-SE3支持超大面積LED顯示屏；能夠通過局域網以及互聯網的方式實現信息傳輸，基于以上優點本次設計選取BX-SE3控制卡。

3.3.1 LED屏參設置

使用前需要對各項參數和顯示信息進行設置，LedshowTW屬于圖文編輯軟件的一種，具有操作簡便、功能范圍強大等特點，使得用戶能夠對LED屏幕進行有效管理[4]。

屏幕參數設置過程中應當明確，屏幕的IP地址需要同Web服務器處于同一網段，確保二者間的信息能夠有效傳遞。

3.3.2 動態生成節目文件

節目文件（Program）的主要作用是對顯示屏顯示的內容和各項內容對應的顯示區域進行規劃，主要流程如下：建立節目，設置邊框；根據顯示內容劃分區域，設置邊框；將所需內容放置在節目中。如果相關內容不支持顯示，則屏幕中該區域會處于空白狀態。

鑒于生產過程始終處于動態變化的狀態，因此需要首先生成動態節目文件，通過數據傳輸的方式向顯示屏發送數據。LED顯示屏的數據主要包括以下三部分：標題、顯示內容以及歡迎詞。

3.4 車輛信息二維碼生成

在現有系統的功能基礎上，加設二維碼生成打印功能將所需的信息轉化為二維碼的形式，將二維碼打印并粘貼在指定區域，通過圖片的方式使得智能設備能夠更為便捷的獲取相應的信息，無需調取后臺數據庫中的相關數據即可完成識別。本系統根據實際需求使用ZXing庫完成二維碼的動態生成。ZXing庫的主要優勢在于代碼編寫高效、所需內存較少等。

4 結語

鐵路貨車檢修管理系統的構建，能夠對車輛維修過程中的各項參數進行實時檢測。選取地面讀出設備AEI、PC作為上位機，LED顯示屏作為下位機，通過網口LED控制卡實現二者間的遠程信息傳輸，有效解決了車間數量較多、車間分布不規律、數據傳輸距離過長等問題，實現了車輛生產動態可視化管理。二維碼技術的使用提升了車輛的檢修和配置效率，避免了配件錯裝、漏裝等產品質量問題，鐵路貨車檢修管理系統的研發和應用能夠顯著提升車輛的檢修效率以及產品質量。